ในบรรดาวัสดุหล่อทนไฟประเภทซิลิกอน-อะลูมิเนียม วัสดุหล่อทนไฟที่มีปริมาณ Al₂O₃ มากกว่าร้อยละ 90 จัดอยู่ในประเภทวัสดุหล่อทนไฟคอรันดัม
หลักการออกแบบคอรันดัมแบบหล่อได้
ส่วนผสมของวัตถุดิบมีหลายรูปแบบเช่น
(1) ใช้คอรันดัมสีขาวเป็นมวลรวมและเป็นผง
(2) ใช้อลูมินาแผ่นหนาและอลูมินาหนาแน่น (เผา) เป็นสารรวม และใช้อลูมินาหนาแน่น (เผา) เป็นผง
(3) คอรันดัมสีขาว/คอรันดัมสีน้ำตาลใช้เป็นมวลรวม และใช้อะลูมินาหนาแน่น (ซินเตอร์) เป็นผง
(4) ใช้คอรันดัมสีขาวและเม็ดแร่บอกไซต์ซุปเปอร์เป็นมวลรวม และใช้คอรันดัมสีขาวเป็นผง
เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของเมทริกซ์ ผงคอรันดัมสีขาวหรือผงอลูมินารูปจานมักใช้เป็นส่วนประกอบของผง ตามข้อกำหนดของประสิทธิภาพเป้าหมาย ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายอนุภาค (ค่า q) ถูกเลือกอย่างสมเหตุสมผลเป็นอัตราส่วนอนุภาคที่ตรงกันของสูตร เมื่อรวมกับสารตัวเติมที่ใช้งานอยู่ในระบบ ผง SiO₂ (มักเรียกว่า ซิลิกาฟูม ซึ่งเรียกโดยย่อว่า uf-SiO2) หรือผง -Al₂O₃ ที่ออกฤทธิ์ (เรียกโดยย่อว่า uf-Al₂O₃) เป็นที่นิยมใช้ ตามข้อกำหนดการใช้งาน โดยทั่วไปสามารถผสมซีเมนต์ (LCC และ ULCC) หรือไม่มีซีเมนต์ (NCC) แบบแรกใช้ซีเมนต์หรือซีเมนต์และผงแอคทีฟซุปเปอร์ไฟน์เป็นสารยึดเกาะ ในขณะที่แบบหลังใช้ผงแอคทีฟซุปเปอร์ไฟน์เป็นสารยึดเกาะ ในเวลาเดียวกัน สารลดแรงตึงผิวที่มีประสิทธิภาพสูง (สารช่วยกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูงและสารลดน้ำ) จะถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อกระจายสารที่จับและสารตัวเติมที่ออกฤทธิ์ และลดการใช้น้ำ
โดยทั่วไป ปริมาณทั้งหมด (เศษส่วนมวล) ของผงบวกกับสารตัวเติมที่ใช้งาน (ผงละเอียดพิเศษ) คือ 30 เปอร์เซ็นต์ถึง 34 เปอร์เซ็นต์ เมื่อวัสดุแตกต่างกัน ปริมาณสารตัวเติมที่ใช้งานจะแตกต่างกัน แต่ปริมาณสารตัวเติมที่ใช้งานที่เหมาะสมจะอยู่ระหว่าง 4 เปอร์เซ็นต์ ~ 10 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ จำเป็นต้องเพิ่มสารลดแรงตึงผิวที่มีประสิทธิภาพสูง (สารช่วยกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูงและสารลดน้ำ) เพื่อกระจายสารยึดเกาะและสารตัวเติมที่ใช้งาน เพื่อให้สารละลายมีความลื่นไหลและประสิทธิภาพการก่อสร้างที่ดีขึ้น
ในวัสดุหล่อทนไฟแบบคอรันดัม ปริมาณสารยึดเกาะ สารตัวเติมที่ใช้งาน และสารเติมแต่งมีน้อยมาก แต่พวกมันทั้งสามเป็นส่วนประกอบเสริมที่สำคัญมากและขาดไม่ได้ การเลือกส่วนประกอบแต่ละอย่างได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมคุณสมบัติการไหล สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการปรับสารเติมแต่งให้เหมาะสม (สารช่วยกระจายตัวประสิทธิภาพสูงและสารลดน้ำ) ตัวอย่างเช่น สามารถเติมสารเติมแต่งหลายตัว (สารเติมแต่งแบบผสม) ซึ่งแต่ละชนิดมีหน้าที่ต่างกันในการเปลี่ยนคุณสมบัติการไหลของวัสดุทนไฟคอรันดัมที่หล่อได้
กระบวนการทำให้แห้ง
อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นระหว่างกระบวนการทำให้แห้งเป็นกระบวนการที่สำคัญมากและต้องใช้ความระมัดระวัง ในช่วงแรกของการทำให้แห้ง f-H₂O จะถูกขับออกจากรูขุมขนเป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่อุณหภูมิยังคงเพิ่มขึ้น ไฮเดรตจะผ่านกระบวนการคายน้ำและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของเฟสการจับ ยกตัวอย่างวัสดุทนไฟคอรันดัมซีเมนต์ต่ำที่สามารถหล่อได้เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงให้เห็นกระบวนการคายน้ำและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของเฟสการยึดเกาะระหว่างกระบวนการทำความร้อนและการทำให้แห้งทั้งหมด: ①เมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่างอุณหภูมิห้องถึง 100 องศา ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ไฮเดรชันจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นมากขึ้น เฟส AH₃ และ C₃AH₆ ที่เสถียร และปล่อย f-H2O; ②ระหว่าง 100~300 องศา /350 องศา เฟส AH₃ และ C₃AH6 ค่อยๆ สลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์ปราศจากน้ำที่ไม่มีรูปร่าง และปล่อย f-H₂O(g) ในเวลาเดียวกัน ③มากกว่า 800~ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 900 องศา ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ไฮเดรชั่นจะทำปฏิกิริยากับเฟสแร่ธาตุบางอย่างของเมทริกซ์ต่อไป และในที่สุดก็ก่อตัวเป็นเฟสพันธะเซรามิก ในกระบวนการทั้งหมด ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ตัววัสดุทนไฟที่หล่อได้ในอุดมคติ
คอรันดัมทนไฟที่ประกอบด้วยซีเมนต์หล่อได้
ผลิตภัณฑ์หลักของวัสดุทนไฟ Al₂O₃-CA₆ ได้แก่ วัสดุทนไฟแบบคอรันดัมที่เชื่อมด้วยซีเมนต์ และวัสดุทนไฟแบบคอรันดัมที่เชื่อมด้วยซีเมนต์ต่ำ ทั้งสองประเภทนี้เป็นระบบพันธะทั่วไปที่ใช้แคลเซียมอะลูมิเนตซีเมนต์ ซึ่งแข็งตัวโดยไฮเดรชันที่อุณหภูมิแวดล้อม . CAC ประกอบด้วยอะลูมิเนต (CA, CA₂ ฯลฯ) ที่มีปริมาณ Al₂O₃ สูง
ใน CAC มาตรฐาน นั่นคือ เมื่อองค์ประกอบปริมาณสารสัมพันธ์ตรงกับ CA₂ ปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันคือ:
CA บวก Al₂O₃→CA₂
Corundum refractory castables (CC/LCC) ที่มี CAC จะถูกแปลงเป็น -Al₂O₃ และ CA₆ ผ่านการบำบัดที่อุณหภูมิสูงหรือระหว่างการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิ 1500 องศา ส่วนประกอบ CaO ทั้งหมดที่อยู่ใน CAC จะถูกแปลงเป็น CA6
จากการทดลองพบว่า Al₂O₃-CA₆ refractory castable ที่มีซิลิกาไมโครพาวเดอร์ที่เติมลงในเมทริกซ์จะเริ่มสร้างเฟสของเหลวเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 1345 องศา และเฟสที่เสถียรของมันคือมัลไลท์-อะนอร์ไทต์-คริสโตบาไลต์ เมื่อใช้วัสดุเป็นเวลานานภายใต้สภาวะที่สูงกว่า 1,350 องศา จำเป็นต้องพิจารณาสถานการณ์ของเฟสที่เสถียร ควรสังเกตที่นี่ว่าวัสดุทนไฟ Al₂O₃-CA6 ที่หล่อได้ด้วยผงไมโครซิลิกาที่เติมลงในเมทริกซ์มีข้อได้เปรียบในการผลิตเฟสของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งทำให้การผลิตวัสดุมีผลในการเคลือบผิวและลดการซึมผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ ของสื่อ ปรับปรุงคุณสมบัติอีลาสโตพลาสติกของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมสูง
การรวมกันระหว่าง CA6 กับ Al₂O₃ เผาผนึกหรือ Al₂O₃ ลักษณะคล้ายแผ่นนั้นดีกว่าระหว่าง CA6 กับคอรันดัมหลอมรวม ซึ่งบ่งชี้ว่าพื้นผิวของมวลรวม Al₂O₃ เผามีกิจกรรมสูงกว่าพื้นผิวของคอรันดัมหลอมรวม ในเวลาเดียวกัน ผลการทดลองยังแสดงให้เห็นว่าวัสดุทนไฟที่หล่อได้ซึ่งมี Al₂O₃ ซินเตอร์หรือ Al₂O₃ ที่มีรูปร่างเป็นแผ่นเป็นวัตถุดิบหลักมีความแข็งแรงเชิงกลที่อุณหภูมิห้องสูงกว่า ความแข็งแรงดัดที่อุณหภูมิสูง และทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดีกว่าวัสดุทนไฟที่หล่อด้วยคอรันดัมหลอม วัตถุดิบหลัก.
